وقت

تشير القطع الأثرية من العصر الحجري القديم إلى استخدام القمر لحساب الزمن منذ 6000 عام على الأقل. ^{[ 23 ]} وكانت التقاويم القمرية من أوائل التقاويم التي ظهرت، حيث تتكون السنة من 12 أو 13 شهرًا قمريًا (354 أو 384 يومًا). وبدون إضافة أيام أو أشهر إلى بعض السنوات، تتغير الفصول بسرعة في التقويم القائم على اثني عشر شهرًا قمريًا فقط. لذا، تُضاف الأشهر الثلاثة عشر إلى بعض السنوات في التقاويم القمرية الشمسية لتعويض الفرق بين السنة الكاملة (المعروفة الآن بأنها حوالي 365.24 يومًا) والسنة المكونة من اثني عشر شهرًا قمريًا فقط. وقد برز الرقمان 12 و13 بشكل واضح في العديد من الثقافات، ويعود ذلك جزئيًا على الأقل إلى هذه العلاقة بين الأشهر والسنوات.

نشأت أشكال أخرى مبكرة من التقاويم في أمريكا الوسطى ، وتحديدًا في حضارة المايا القديمة، حيث طوروا تقويم المايا ، الذي يتألف من عدة تقاويم مترابطة. كانت هذه التقاويم ذات أساس ديني وفلكي؛ فتقويم هاب يتكون من 18 شهرًا في السنة و20 يومًا في الشهر، بالإضافة إلى خمسة أيام إضافية في نهاية السنة. ^{[ 24 ]} وبالتوازي مع ذلك، استخدم المايا أيضًا تقويمًا مقدسًا من 260 يومًا يُسمى تزولكين . ^{[ 25 ]}

أدخلت إصلاحات يوليوس قيصر عام 45  قبل الميلاد التقويم الشمسي على العالم الروماني . كان هذا التقويم اليولياني معيبًا، إذ كان يسمح بتقدم الانقلابين الشمسيين والاعتدالين بمقدار 11 دقيقة تقريبًا سنويًا. أدخل البابا غريغوري الثالث عشر تصحيحًا عام 1582؛ ولم يُعتمد التقويم الغريغوري إلا تدريجيًا من قبل مختلف الدول على مدى قرون، ولكنه الآن التقويم الأكثر استخدامًا في العالم. 

خلال الثورة الفرنسية ، تم اختراع ساعة وتقويم جديدين كجزء من عملية التخلص من المسيحية في فرنسا ، ولإنشاء نظام أكثر عقلانية ليحل محل التقويم الغريغوري. تألفت أيام التقويم الجمهوري الفرنسي من عشر ساعات، كل ساعة منها مئة دقيقة، وكل دقيقة منها مئة ثانية، مما شكل خروجًا عن النظام الاثني عشري (الأساس 12 ) المستخدم في العديد من الأجهزة الأخرى في ثقافات مختلفة. وقد أُلغي هذا النظام عام 1806. ^{[ 26 ]}

تم اختراع مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأجهزة لقياس الوقت. ويُطلق على دراسة هذه الأجهزة اسم علم الساعات . ^{[ 27 ]} ويمكن تشغيلها بوسائل مختلفة، بما في ذلك الجاذبية والزنبركات وأشكال مختلفة من الطاقة الكهربائية، كما يمكن تنظيمها بوسائل مختلفة.

الساعة الشمسية هي أي أداة تستخدم اتجاه ضوء الشمس لإسقاط الظلال من عقربها على مجموعة من العلامات المُعايرة لتحديد الوقت المحلي ، عادةً بدقة الساعة. يُنسب الفضل في فكرة تقسيم اليوم إلى أجزاء أصغر إلى المصريين القدماء بفضل ساعاتهم الشمسية التي كانت تعمل بنظام العد الاثني عشري. تكمن أهمية الرقم 12 في عدد دورات القمر في السنة وعدد النجوم المستخدمة لحساب مرور الليل. ^{[ 28 ]} بُنيت المسلات على شكل عقرب منذ حوالي 3500 قبل الميلاد . ^{[ 29 ]} كما قاس جهاز مصري يعود تاريخه إلى حوالي 1500 قبل الميلاد ، يشبه في شكله شكل حرف T مثني ، مرور الوقت من خلال الظل الذي يُلقيه عارضه على مسطرة غير خطية. كان حرف T يُوجه شرقًا في الصباح، وعند الظهر، كان يُدار الجهاز بحيث يُلقي ظله في اتجاه المساء. ^{[ 30 ]}

يُقال إن الساعات المنبهة ظهرت لأول مرة في اليونان القديمة حوالي عام 250 قبل الميلاد ، مع ساعة مائية صنعها أفلاطون تُصدر صفارة. ^{[ 31 ]} كان المنبه الهيدروليكي يعمل عن طريق ملء سلسلة من الأوعية بالماء تدريجيًا. بعد فترة، كان الماء يُفرغ من خلال أنبوب سيفون . ^{[ 32 ]} قام المخترع كتيسيبيوس بتعديل تصميم أفلاطون؛ حيث تستخدم الساعة المائية عوامة كنظام تشغيل، وتستخدم ساعة شمسية لضبط معدل تدفق الماء. ^{[ 33 ]}

في الكتابات الفلسفية في العصور الوسطى، كانت الذرة وحدة زمنية تُعرف بأنها أصغر تقسيم ممكن للزمن. وأقدم ذكر معروف لها في اللغة الإنجليزية ورد في كتاب " إنتشيريديون" لبيرتفيرث ( وهو نص علمي) بين عامي 1010 و1012، ^{[ 34 ]} حيث عُرّفت بأنها 1/564 من الزخم ( دقيقة ونصف )، ^{[ 35 ]} وبالتالي تساوي 15/94 من الثانية. وقد استُخدمت في "الكومبوتوس" ، وهي عملية حساب تاريخ عيد الفصح. أما أدق أجهزة قياس الوقت في العالم القديم فكانت الساعة المائية ، أو "كليبسيدرا" ، وقد عُثر على إحداها في مقبرة الفرعون المصري أمنحتب الأول . وكان بالإمكان استخدامها لقياس الساعات حتى في الليل، ولكنها كانت تتطلب صيانة يدوية لتجديد تدفق الماء. كان الإغريق القدماء وسكان بلاد الكلدان (جنوب شرق بلاد ما بين النهرين) يدونون أوقاتهم بانتظام كجزء أساسي من رصدهم الفلكي. وقد أدخل المخترعون والمهندسون العرب، على وجه الخصوص، تحسينات على استخدام الساعات المائية حتى العصور الوسطى. ^{[ 36 ]} وفي القرن الحادي عشر، اخترع المخترعون والمهندسون الصينيون أولى الساعات الميكانيكية التي تعمل بآلية ميزان الساعة . 

كانت أعواد البخور والشموع، ولا تزال، تُستخدم بشكل شائع لقياس الوقت في المعابد والكنائس حول العالم. كما استُخدمت الساعات المائية، ولاحقًا الساعات الميكانيكية، لتحديد أحداث الأديرة في العصور الوسطى. ويمكن أيضًا تحديد مرور الساعات في البحر باستخدام الأجراس . وكانت الأجراس تُستخدم لتحديد الساعات في الأديرة كما في البحر. وقد بنى ريتشارد من والينغفورد (1292-1336)، رئيس دير سانت ألبان، ساعة ميكانيكية شهيرة كنموذج فلكي للنظام الشمسي حوالي عام 1330. ^{[ 37 ] [ 38 ]} وتستخدم الساعة الرملية تدفق الرمل لقياس الوقت. كما استُخدمت في الملاحة. استخدم فرديناند ماجلان 18 ساعة رملية على كل سفينة في رحلته حول العالم (1522). ^{[ 39 ]} من المحتمل أن تكون الكلمة الإنجليزية clock مشتقة من الكلمة الهولندية الوسطى klocke والتي بدورها مشتقة من الكلمة اللاتينية في العصور الوسطى clocca ، والتي تشتق في النهاية من الكلتية وهي ذات صلة بالكلمات الفرنسية واللاتينية والألمانية التي تعني الجرس .

حقق غاليليو غاليلي، ولا سيما كريستيان هويغنز، تقدماً كبيراً في مجال ضبط الوقت بدقة ، وذلك باختراع الساعات التي تعمل بالبندول، بالإضافة إلى اختراع جوست بورغي لعقرب الدقائق. ^{[ 40 ]} وهناك أيضاً ساعة صُممت لحفظ الوقت لمدة 10000 عام، تُعرف باسم " ساعة الآن الطويل" . لاحقاً، جرى ميكنة أجهزة المنبه. ويُنسب الفضل إلى ساعة منبه ليفي هاتشينز باعتبارها أول ساعة منبه أمريكية، على الرغم من أنها لا تُصدر رنيناً إلا في الساعة الرابعة صباحاً. كما يُنسب الفضل إلى أنطوان ريدييه بأنه أول من حصل على براءة اختراع لساعة منبه ميكانيكية قابلة للتعديل عام 1847. ^{[ 41 ]} وأصبحت ساعات المنبه الرقمية أكثر انتشاراً بفضل الرقمنة والتكامل مع تقنيات أخرى، مثل الهواتف الذكية .

تُعدّ الساعات الذرية أدقّ أجهزة قياس الوقت ، إذ تصل دقتها إلى ثوانٍ معدودة على مدى ملايين السنين، ^{[ 43 ]} وتُستخدم لمعايرة الساعات الأخرى وأجهزة قياس الوقت. تعتمد الساعات الذرية على تردد الانتقالات الإلكترونية في ذرات معينة لقياس الثانية. ومن هذه الذرات السيزيوم ؛ إذ تستخدم معظم الساعات الذرية الحديثة الموجات الميكروية لقياس تردد اهتزازات الإلكترونات في السيزيوم. ^{[ 44 ]} ومنذ عام 1967، يعتمد النظام الدولي للقياسات (SI) وحدة الزمن، وهي الثانية، على خصائص ذرات السيزيوم. يُعرّف النظام الدولي للقياسات الثانية بأنها 9,192,631,770 دورة من الإشعاع الذي يُقابل الانتقال بين مستويين من طاقة دوران الإلكترون في الحالة الأرضية لذرة السيزيوم ^-133 . ويُطلق على جهاز قياس الوقت المحمول الذي يستوفي معايير دقة محددة اسم الكرونومتر . في البداية، استُخدم المصطلح للإشارة إلى الكرونومتر البحري ، وهو ساعة تُستخدم لتحديد خط الطول عن طريق الملاحة الفلكية ، وهي دقة حققها جون هاريسون لأول مرة . وفي الآونة الأخيرة، طُبِّق المصطلح أيضًا على ساعة الكرونومتر ، وهي ساعة تستوفي معايير الدقة التي وضعتها الوكالة السويسرية COSC .

في العصر الحديث، يمكن استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بالتنسيق مع بروتوكول توقيت الشبكة (NTP) لمزامنة أنظمة ضبط الوقت في جميع أنحاء العالم. اعتبارًا من مايو 2010أصغر هامش خطأ زمني في القياسات المباشرة يبلغ حوالي 12 أتوثانية (1.2  ×  10⁻¹⁷ ثانية)، أي ما يعادل 3.7 × ^10²⁶ زمن بلانك ^. [ ^{45 ] وكان} الزمن المقاس هو التأخير الناتج عن أنماط تداخل موجات الإلكترون غير المتزامنة . ^{[ 46 ]}  

الثانية (s) هي الوحدة الأساسية في النظام الدولي للوحدات . الدقيقة (min) تساوي 60 ثانية (أو نادرًا 59 أو 61 ثانية عند استخدام الثواني الكبيسة)، والساعة تساوي 60 دقيقة أو 3600 ثانية. اليوم عادةً ما يكون 24 ساعة أو 86400 ثانية؛ ومع ذلك، قد يختلف طول اليوم التقويمي بسبب التوقيت الصيفي والثواني الكبيسة .

المعيار الزمني هو مواصفة لقياس الزمن: تحديد رقم أو تاريخ تقويمي للحظة (نقطة زمنية ) ، وتحديد مدة فترة زمنية، ووضع تسلسل زمني (ترتيب الأحداث). في العصر الحديث، اعتُمدت العديد من المواصفات الزمنية رسميًا كمعايير، بعد أن كانت في السابق مسألة عرف وممارسة. وقد أدى اختراع الساعة الذرية السيزيومية عام 1955 إلى استبدال المعايير الزمنية القديمة والفلكية البحتة، مثل التوقيت النجمي والتوقيت الفلكي ، بمعايير زمنية أحدث تعتمد كليًا أو جزئيًا على التوقيت الذري باستخدام الثانية في النظام الدولي للوحدات (SI)، وذلك في معظم الأغراض العملية.

التوقيت الذري الدولي (TAI) هو المعيار الزمني الدولي الأساسي الذي تُحسب على أساسه المعايير الزمنية الأخرى. أما التوقيت العالمي (UT1) فهو متوسط ​​التوقيت الشمسي عند خط طول 0°، ويُحسب من خلال الرصد الفلكي. ويختلف عن التوقيت الذري الدولي بسبب عدم انتظام دوران الأرض. بينما يُعد التوقيت العالمي المنسق (UTC) مقياسًا زمنيًا ذريًا مصممًا لتقريب التوقيت العالمي. ويختلف UTC عن التوقيت الذري الدولي بعدد صحيح من الثواني. ويُحافظ على دقة UTC ضمن نطاق 0.9  ثانية من التوقيت العالمي المنسق من خلال إضافة خطوات زمنية مقدارها ثانية واحدة، وهي الثانية الكبيسة . ويبث نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إشارة زمنية دقيقة للغاية تستند إلى توقيت UTC.

ينقسم سطح الأرض إلى عدد من المناطق الزمنية . يختلف التوقيت القياسي أو التوقيت المدني في كل منطقة زمنية بمقدار ثابت، عادةً ما يكون عددًا صحيحًا من الساعات، عن التوقيت العالمي المنسق (UTC). تفصل بين معظم المناطق الزمنية ساعة واحدة بالضبط، ويتم حساب توقيتها المحلي، وفقًا للعرف، كفرق عن التوقيت العالمي المنسق. على سبيل المثال، تعتمد المناطق الزمنية في البحر على التوقيت العالمي المنسق. في العديد من المواقع (ولكن ليس في البحر)، يتغير هذا الفرق مرتين سنويًا بسبب تغييرات التوقيت الصيفي .

تُستخدم بعض المعايير الزمنية الأخرى بشكل رئيسي في العمل العلمي. يُعدّ الزمن الأرضي مقياسًا نظريًا مثاليًا تحققه نظرية الذكاء الاصطناعي. أما الزمن الإحداثي الجيومركزي والزمن الإحداثي الباريسنتري فهما مقياسان يُعرّفان كأزمنة إحداثية في سياق النظرية النسبية العامة، حيث يُطبّق الزمن الإحداثي الجيومركزي على مركز الأرض، بينما يُطبّق الزمن الإحداثي الباريسنتري على مركز ثقل النظام الشمسي . أما الزمن الديناميكي الباريسنتري فهو مقياس نسبي أقدم مرتبط بالزمن الإحداثي الباريسنتري، ولا يزال قيد الاستخدام.

ينقسم الفلاسفة البارزون إلى وجهتي نظر متناقضتين حول مفهوم الزمن. ترى إحداهما أن الزمن جزء من البنية الأساسية للكون ، وهو بُعد مستقل عن الأحداث، حيث تقع الأحداث فيه بالتتابع . وقد تبنى إسحاق نيوتن هذه النظرة الواقعية ، ولذا يُشار إليها أحيانًا بالزمن النيوتني . ^{[ 63 ] [ 64 ]}

الرأي المخالف هو أن الزمن لا يشير إلى أي نوع من "الحاوية" التي "تتحرك" الأحداث والأشياء من خلالها، ولا إلى أي كيان "يتدفق"، بل هو جزء من بنية فكرية أساسية (إلى جانب المكان والعدد) يُرتب البشر الأحداث ويقارنونها ضمنها. هذا الرأي الثاني، على غرار غوتفريد لايبنتز ^{[ 16 ]} وإيمانويل كانط ^{[ 65 ] [ 66 ]،} يرى أن الزمن ليس حدثًا ولا شيئًا ماديًا، وبالتالي لا يمكن قياسه أو السفر عبره. علاوة على ذلك ، قد يكون للزمن بُعد ذاتي ، لكن مسألة ما إذا كان الزمن نفسه "مُحسًا" كإحساس، أو حكمًا، هي مسألة خلافية. ^{[ 2 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 67 ] [ 68 ]}

في الفلسفة، طُرح التساؤل حول مفهوم الزمن على مرّ العصور؛ ما هو الزمن، وهل هو حقيقي أم لا؟ تساءل فلاسفة اليونان القدماء عما إذا كان الزمن خطيًا أم دوريًا، وهل هو لانهائي أم محدود . ^{[ 69 ]} وقد اختلف هؤلاء الفلاسفة في تفسيرهم للزمن؛ فعلى سبيل المثال، كان لدى فلاسفة الهند القدماء ما يُعرف بـ" عجلة الزمن". ويُعتقد أن العصور تتكرر على مدار عمر الكون. ^{[ 70 ]} وقد أدى ذلك إلى ظهور معتقدات مثل دورات الولادة الجديدة والتناسخ . ^{[ 70 ]} ويعتقد فلاسفة اليونان أن الكون لانهائي، وأنه مجرد وهم للبشر. ^{[ 70 ]} بينما اعتقد أفلاطون أن الخالق خلق الزمن في اللحظة نفسها التي خلق فيها السماوات. ^{[ 70 ]} ويقول أيضًا إن الزمن هو فترة حركة الأجرام السماوية . ^{[ 70 ]} أما أرسطو، فقد اعتقد أن الزمن مرتبط بالحركة، وأنه لا وجود له بذاته، بل هو نسبي لحركة الأجسام. ^{[ 70 ]} كما اعتقد أن الوقت مرتبط بحركة الأجرام السماوية ؛ فسبب قدرة البشر على معرفة الوقت هو فترات دورانها حول بعضها ، وبالتالي فإن للوقت مدة زمنية. ^{[ 71 ]}

تصف الفيدا ، وهي أقدم النصوص في الفلسفة الهندية والهندوسية التي يعود تاريخها إلى أواخر الألفية الثانية قبل الميلاد ، علم الكونيات الهندوسي القديم ، حيث يمر الكون بدورات متكررة من الخلق والفناء والولادة من جديد، وتستغرق كل دورة منها 4320 مليون سنة. ^{[ 72 ]} كتب فلاسفة اليونان القدماء ، بمن فيهم بارمنيدس وهيراقليطس ، مقالات عن طبيعة الزمن. ^{[ 73 ]} ربط أفلاطون ، في كتاب طيماوس ، الزمن بفترة حركة الأجرام السماوية. عرّف أرسطو ، في الكتاب الرابع من كتابه الطبيعة، الزمن بأنه "عدد الحركات بالنسبة لما قبل وما بعد". ^{[ 74 ]} في الكتاب الحادي عشر من كتابه الاعترافات ، يتأمل القديس أوغسطينوس في طبيعة الزمن، متسائلاً: "ما هو الزمن إذن؟ إن لم يسألني أحد، فأنا أعرف؛ وإن أردت شرحه لمن يسأل، فأنا لا أعرف." يبدأ بتعريف الزمن بما ليس هو عليه بدلاً مما هو عليه، ^{[ 75 ]} وهو نهج مشابه لما تم اتباعه في تعريفات سلبية أخرى . ومع ذلك، ينتهي أوغسطين إلى وصف الزمن بأنه "تمدد" للعقل (الاعترافات 11.26) ندرك من خلاله الماضي في الذاكرة، والحاضر بالانتباه، والمستقبل بالتوقع في آن واحد. 

تساءل فلاسفة القرنين السابع عشر والثامن عشر عما إذا كان الزمن حقيقيًا ومطلقًا، أم أنه مجرد مفهوم فكري يستخدمه البشر لفهم الأحداث وتسلسلها. ^{[ 69 ]} أدت هذه التساؤلات إلى ظهور الواقعية مقابل اللاواقعية؛ إذ اعتقد الواقعيون أن الزمن جزء أساسي من الكون، ويمكن إدراكه من خلال الأحداث التي تحدث في تسلسل ضمن بُعد معين. ^{[ 76 ]} قال إسحاق نيوتن إننا ببساطة نشغل الزمن، وأضاف أن البشر لا يستطيعون فهم سوى الزمن النسبي . ^{[ 76 ]} آمن نيوتن بالفضاء المطلق والزمن المطلق؛ بينما اعتقد لايبنتز أن الزمان والمكان نسبيان. ^{[ 77 ]} بلغت الاختلافات بين تفسيري لايبنتز ونيوتن ذروتها في مراسلات لايبنتز-كلارك الشهيرة . الزمن النسبي هو قياس للأجسام المتحركة. ^{[ 76 ]} اعتقد اللاواقعيون أن الزمن مجرد مفهوم فكري ملائم للبشر لفهم الأحداث. ^{[ 76 ]} هذا يعني أن الزمن كان عديم الفائدة ما لم تكن هناك أشياء يتفاعل معها، وهذا ما يُسمى بالزمن العلائقي . ^{[ 76 ]} قال رينيه ديكارت ، وجون لوك ، وديفيد هيوم إن العقل يحتاج إلى إدراك الزمن لفهم ماهيته. ^{[ 71 ]} اعتقد إيمانويل كانط أنه لا يمكننا معرفة ماهية شيء ما إلا إذا اختبرناه بأنفسنا. ^{[ 78 ]}

وصف إيمانويل كانط ، في كتابه "نقد العقل الخالص "، الزمن بأنه حدس قبلي يسمح لنا (إلى جانب الحدس القبلي الآخر ، وهو المكان) بفهم التجربة الحسية . ^{[ 79 ]} فعند كانط، لا يُنظر إلى المكان ولا إلى الزمن على أنهما جوهران ، بل هما عنصران من إطار ذهني منهجي يُشكل بالضرورة تجارب أي كائن عاقل، أو ذات مُلاحظة. اعتبر كانط الزمن جزءًا أساسيًا من إطار مفاهيمي مجرد ، إلى جانب المكان والعدد، نُرتّب ضمنه الأحداث، ونُحدد مدتها، ونُقارن حركات الأشياء. من هذا المنظور، لا يُشير الزمن إلى أي نوع من الكيانات التي "تتدفق"، أو التي "تتحرك الأشياء من خلالها"، أو التي تُشكل "حاوية" للأحداث. تُستخدم القياسات المكانية لتحديد مدى الأشياء والمسافات بينها ، بينما تُستخدم القياسات الزمنية لتحديد مدة الأحداث وما بينها . وصف كانط الزمن بأنه أنقى مخطط ممكن لمفهوم أو فئة نقية.

اعتقد هنري برغسون أن الزمن ليس وسيطًا متجانسًا حقيقيًا ولا بناءً ذهنيًا، بل يمتلك ما أسماه " المدة" . كانت المدة، من وجهة نظر برغسون، هي الإبداع والذاكرة كمكون أساسي للواقع. ^{[ 80 ]}

بحسب مارتن هايدغر، نحن لا نوجد داخل الزمن، بل نحن الزمن نفسه. ومن هنا، فإن علاقتنا بالماضي هي وعي حاضر بوجودنا ، مما يسمح للماضي بالوجود في الحاضر. أما علاقتنا بالمستقبل فهي حالة استباق احتمال أو مهمة أو مشاركة محتملة. وهي مرتبطة بميل الإنسان الفطري للاهتمام والحرص، مما يجعله "يستبق الأحداث" عند التفكير في أمر وشيك. وبالتالي، فإن هذا الاهتمام بحدث محتمل يسمح أيضاً للمستقبل بالوجود في الحاضر. يصبح الحاضر تجربة نوعية وليست كمية. ويبدو أن هايدغر يعتقد أن هذه هي الطريقة التي تُكسر بها العلاقة الخطية مع الزمن، أو الوجود الزمني، أو تُتجاوز. ^{[ 81 ]} لسنا عالقين في الزمن التسلسلي. فنحن قادرون على تذكر الماضي والتنبؤ بالمستقبل؛ لدينا نوع من الوصول العشوائي إلى تمثيلنا للوجود الزمني؛ نستطيع، في أفكارنا، الخروج من الزمن التسلسلي (النشوة). ^{[ 82 ]}

تساءل فلاسفة العصر الحديث: هل الزمن حقيقي أم غير حقيقي؟ هل يحدث الزمن دفعة واحدة أم أنه مدة زمنية؟ هل الزمن متوتر أم غير متوتر؟ وهل هناك مستقبل؟ ^{[ 69 ]} هناك نظرية تُعرف بنظرية الزمن غير المتوتر أو نظرية B ؛ تقول هذه النظرية إنه يمكن استبدال أي مصطلح متوتر بمصطلح غير متوتر. ^{[ 83 ]} على سبيل المثال، يمكن استبدال عبارة "سنفوز بالمباراة" بعبارة "لقد فزنا بالمباراة"، مما يُلغي صيغة المستقبل. من ناحية أخرى، هناك نظرية تُعرف بنظرية الزمن أو نظرية A ؛ تقول هذه النظرية إن لغتنا تحتوي على أفعال متوترة لسبب وجيه، وأن المستقبل لا يمكن تحديده. ^{[ 83 ]} هناك أيضًا ما يُسمى بالزمن التخيلي ، وقد صاغه ستيفن هوكينج ، الذي قال إن المكان والزمن التخيلي محدودان لكنهما بلا حدود. ^{[ 83 ]} الزمن التخيلي ليس حقيقيًا ولا غير حقيقي، بل هو شيء يصعب تصوره. ^{[ 83 ]} يتفق الفلاسفة على أن الزمن المادي موجود خارج العقل البشري وهو موضوعي، بينما الزمن النفسي يعتمد على العقل وهو ذاتي. ^{[ 71 ]}

في اليونان خلال القرن الخامس قبل الميلاد ، ذكر أنطيفون السفسطائي ، في مقطع محفوظ من كتابه الرئيسي " في الحقيقة" ، أن: "الزمن ليس حقيقة (هيبوستاسيس)، بل هو مفهوم (نويما) أو مقياس (ميترون)". وذهب بارمنيدس أبعد من ذلك، مؤكدًا أن الزمن والحركة والتغيير مجرد أوهام، مما أدى إلى مفارقات تلميذه زينون . ^{[ 84 ]} كما يُعدّ مفهوم الزمن كوهم موضوعًا شائعًا في الفكر البوذي . ^{[ 85 ] [ 86 ]}

تتمحور هذه النقاشات غالبًا حول معنى أن يكون شيء ما غير حقيقي . يعتقد الفيزيائيون المعاصرون عمومًا أن الزمن حقيقي كالمكان، بينما يرى آخرون، مثل جوليان باربور ، أن المعادلات الكمومية للكون تتخذ شكلها الحقيقي عند التعبير عنها في عالم خارج الزمن يحتوي على كل حالة لحظية ممكنة للكون . ^{[ 87 ]} ويجادل جيه إم إي ماكتاجارت في مقالته " لا واقعية الزمن" عام 1908 ، بأنه نظرًا لأن كل حدث يتسم بكونه حاضرًا وغير حاضر في آنٍ واحد (أي مستقبلًا أو ماضيًا)، فإن الزمن فكرة متناقضة في ذاتها.

تُعتبر نظرية فلسفية حديثة أخرى، تُعرف باسم الحاضرية، تنظر إلى الماضي والمستقبل على أنهما تفسيرات عقلية بشرية للحركة، بدلاً من كونهما أجزاءً حقيقية من الزمن (أو "أبعادًا") تتعايش مع الحاضر. ترفض هذه النظرية وجود أي تفاعل مباشر مع الماضي أو المستقبل، وتعتبر الحاضر وحده ملموسًا. هذه إحدى الحجج الفلسفية ضد السفر عبر الزمن. ^{[ 88 ]} ويتناقض هذا مع الأبدية (التي تعتبر كل الأزمنة: الحاضر والماضي والمستقبل، حقيقية) ونظرية الكتلة المتنامية (التي تعتبر الحاضر والماضي حقيقيين، بينما المستقبل ليس كذلك).

على عكس الفضاء، حيث يمكن للجسم أن يتحرك في الاتجاه المعاكس (وفي ثلاثة أبعاد)، يبدو أن للزمن بُعدًا واحدًا واتجاهًا واحدًا فقط؛ فالماضي يقع خلفنا، ثابتًا لا يتغير، بينما المستقبل يقع أمامنا وليس بالضرورة ثابتًا. ومع ذلك، تسمح معظم قوانين الفيزياء لأي عملية بالتحرك للأمام والخلف. هناك عدد قليل فقط من الظواهر الفيزيائية التي تُخالف قابلية الزمن للانعكاس. يُعرف هذا الاتجاه الزمني بسهم الزمن . ومن الأمثلة المعروفة على سهم الزمن: ^{[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]}

1. السهم الإشعاعي للزمن، الذي يتجلى في الموجات (مثل الضوء والصوت) التي تنتقل فقط متوسعة (بدلاً من أن تتركز) في الزمن (انظر مخروط الضوء ).
2. سهم الزمن الانتروبي : وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية، يتطور النظام المعزول نحو فوضى أكبر بدلًا من أن يتطور تلقائيًا نحو النظام.
3. زمن السهم الكمومي، والذي يرتبط بعدم قابلية القياس للانعكاس في ميكانيكا الكم وفقًا لتفسير كوبنهاغن لميكانيكا الكم.
4. السهم الضعيف للزمن: تفضيل اتجاه زمني معين للقوة الضعيفة في فيزياء الجسيمات (انظر انتهاك تناظر CP ).
5. السهم الكوني للزمن، الذي يتبع التوسع المتسارع للكون بعد الانفجار العظيم

تُعد العلاقات بين هذه الأسهم الزمنية المختلفة موضوعًا مثيرًا للجدل في الفيزياء النظرية . ^{[ 94 ]}

ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن الإنتروبيا تزداد بمرور الوقت. ويفترض برايان غرين ، وفقًا للمعادلات، أن تغير الإنتروبيا يحدث بشكل متناظر سواءً أكان الزمن متقدمًا أم متأخرًا. لذا، تميل الإنتروبيا إلى الزيادة في كلا الاتجاهين، وأن كوننا الحالي ذو الإنتروبيا المنخفضة هو شذوذ إحصائي، على غرار رمي قطعة نقدية بشكل متكرر بما يكفي للحصول على صورة عشر مرات متتالية. مع ذلك، لا تدعم التجارب المحلية هذه النظرية تجريبيًا. ^{[ 95 ]}

في الميكانيكا الكلاسيكية غير النسبية ، يُمكن استخدام مفهوم نيوتن عن "الزمن النسبي والظاهري والمشترك" في صياغة وصفة لمزامنة الساعات. فالأحداث التي يراها مراقبان مختلفان يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض تُنتج مفهومًا رياضيًا للزمن يُناسب وصف الظواهر اليومية التي يمر بها معظم الناس. في أواخر القرن التاسع عشر، واجه الفيزيائيون مشاكل في الفهم الكلاسيكي للزمن، فيما يتعلق بسلوك الكهرباء والمغناطيسية. فقد وصفت معادلات ماكسويل في ستينيات القرن التاسع عشر أن الضوء ينتقل دائمًا بسرعة ثابتة (في الفراغ). ^{[ 96 ]} ومع ذلك، افترضت الميكانيكا الكلاسيكية أن الحركة تُقاس بالنسبة إلى إطار مرجعي ثابت. وقد تناقضت تجربة ميكلسون-مورلي مع هذا الافتراض. لاحقًا، اقترح أينشتاين طريقة لمزامنة الساعات باستخدام سرعة الضوء الثابتة والمحدودة كأقصى سرعة للإشارة. وقد أدى هذا مباشرةً إلى استنتاج مفاده أن المراقبين المتحركين بالنسبة لبعضهم البعض يقيسون أوقاتًا مختلفة لنفس الحدث.

لطالما ارتبط الزمن بالمكان ارتباطًا وثيقًا، حيث اندمجا معًا في الزمكان في نظريتي النسبية الخاصة والعامة لأينشتاين . ووفقًا لهاتين النظريتين، يعتمد مفهوم الزمن على الإطار المرجعي المكاني للمراقب ، ويختلف الإدراك البشري، وكذلك القياس بواسطة أدوات مثل الساعات، بالنسبة للمراقبين في حركة نسبية. على سبيل المثال، إذا حلّقت مركبة فضائية تحمل ساعة في الفضاء بسرعة تقارب سرعة الضوء، فلن يلاحظ طاقمها أي تغيير في سرعة الزمن على متنها، لأن كل ما يتحرك بنفس السرعة يتباطأ بنفس المعدل (بما في ذلك الساعة، وعمليات التفكير لدى الطاقم، ووظائف أجسامهم). ومع ذلك، بالنسبة لمراقب ثابت يشاهد المركبة الفضائية وهي تحلق، تبدو المركبة مسطحة في اتجاه حركتها، وتبدو الساعة على متنها وكأنها تتحرك ببطء شديد.

من جهة أخرى، يرى طاقم المركبة الفضائية المراقبَ مُتباطئًا ومُسطّحًا على امتداد مسار المركبة، نظرًا لتحركهما بسرعة تقارب سرعة الضوء بالنسبة لبعضهما. ولأن الكون الخارجي يبدو مُسطّحًا بالنسبة للمركبة، يشعر الطاقم وكأنهم ينتقلون بسرعة بين مناطق فضائية تفصل بينها (بالنسبة للمراقب الثابت) سنوات ضوئية عديدة. ويُفسَّر هذا الاختلاف باختلاف إدراك الطاقم للزمن عن إدراك المراقب الثابت؛ فما يبدو ثوانٍ للطاقم قد يكون مئات السنين للمراقب الثابت. وفي كلتا الحالتين، تبقى السببية ثابتة: الماضي هو مجموعة الأحداث التي يمكنها إرسال إشارات ضوئية إلى كيان ما، والمستقبل هو مجموعة الأحداث التي يمكن للكيان إرسال إشارات ضوئية إليها. ^{[ 97 ] [ 98 ]}

أظهر أينشتاين في تجاربه الفكرية أن الأشخاص الذين يسافرون بسرعات مختلفة، مع اتفاقهم على العلاقة السببية ، يقيسون فواصل زمنية مختلفة بين الأحداث، بل ويمكنهم ملاحظة ترتيبات زمنية مختلفة بين أحداث غير مرتبطة سببيًا. ورغم أن هذه التأثيرات عادةً ما تكون ضئيلة في التجربة البشرية، إلا أنها تصبح أكثر وضوحًا بالنسبة للأجسام المتحركة بسرعات تقترب من سرعة الضوء. توجد الجسيمات دون الذرية لفترة زمنية معروفة تبلغ جزءًا من الثانية في المختبر وهي في حالة سكون نسبي، ولكن عند تحركها بسرعة تقارب سرعة الضوء، يُقاس أنها تقطع مسافة أطول وتستمر لفترة أطول بكثير مما هي عليه في حالة السكون.

وفقًا للنظرية النسبية الخاصة ، في إطار مرجعي للجسيم فائق السرعة ، فإنه يبقى، في المتوسط، لفترة زمنية قياسية تُعرف بمتوسط ​​عمره ، والمسافة التي يقطعها خلال تلك الفترة تساوي صفرًا، لأن سرعته تساوي صفرًا. بالنسبة لإطار مرجعي ساكن، يبدو الزمن وكأنه "يتباطأ" بالنسبة للجسيم. وبالنسبة للجسيم فائق السرعة، تبدو المسافات وكأنها تتقلص. وقد بيّن أينشتاين كيف يمكن أن تتغير الأبعاد الزمنية والمكانية (أو "تتشوه") بفعل الحركة فائقة السرعة.

يقول آينشتاين (في كتابه " معنى النسبية "): " يُقال إن حدثين يقعان عند النقطتين A وB في نظام K متزامنان إذا ظهرا في اللحظة نفسها عند رصدهما من النقطة الوسطى M للفترة AB. ويُعرَّف الزمن حينها بأنه مجموع قراءات الساعات المتشابهة، الساكنة بالنسبة إلى K، والتي تُسجل الوقت نفسه في آنٍ واحد." وكتب آينشتاين في كتابه " النسبية" أن التزامن نسبي أيضًا ، أي أن حدثين يظهران متزامنين لمراقب في إطار مرجعي قصوري معين، قد لا يُحكم عليهما بأنهما متزامنان من قِبل مراقب آخر في إطار مرجعي قصوري مختلف.

وفقًا لنظرية النسبية العامة، يتباطأ الزمن أيضًا في الحقول الجاذبية القوية ؛ وهذا ما يُعرف بتمدد الزمن الجاذبي . ^{[ 99 ]} يصبح تأثير هذا التمدد أكثر وضوحًا في الأجسام ذات الكثافة العالية. ومن الأمثلة الشهيرة على تمدد الزمن تجربة فكرية لشخص يقترب من أفق حدث ثقب أسود . نتيجةً لتشويه الحقول الجاذبية للزمكان، سيختبر هذا الشخص تمدد الزمن الجاذبي. من منظور الشخص نفسه، سيختبر الزمن بشكل طبيعي. في الوقت نفسه، سيرى مراقب من الخارج الشخص يقترب من الثقب الأسود حتى يصل إلى أقصى حد، حيث يبدو وكأنه "متجمد" في الزمن، ثم يتلاشى تدريجيًا إلى العدم بسبب تناقص كمية الضوء العائد. ^{[ 100 ] [ 101 ]}

تُصوّر الرسوم المتحركة الاختلافات في معالجة الزمن بين الوصفين النيوتني والنسبي. ويكمن جوهر هذه الاختلافات في تحويلات غاليليو ولورنتز ، المُطبقة في النظريتين النيوتني والنسبي على التوالي. في الأشكال، يُشير الاتجاه الرأسي إلى الزمن، بينما يُشير الاتجاه الأفقي إلى المسافة (مع الأخذ في الاعتبار بُعدًا مكانيًا واحدًا فقط)، ويمثل المنحنى المتقطع السميك مسار الزمكان (" خط العالم ") للمراقب. تُشير النقاط الصغيرة إلى أحداث مُحددة (ماضية ومستقبلية) في الزمكان. ويُعطي ميل خط العالم (انحرافه عن الوضع الرأسي) السرعة النسبية للمراقب.

في الوصف النيوتني، تكون هذه التغييرات بحيث يكون الزمن مطلقًا: ^{[ 102 ]} لا تؤثر حركات الراصد على وقوع حدث ما في "الآن" (أي، ما إذا كان الحدث يمر عبر الخط الأفقي المار بالراصد). أما في الوصف النسبي، فتكون إمكانية رصد الأحداث مطلقة: لا تؤثر حركات الراصد على مرور الحدث عبر " مخروط الضوء " الخاص بالراصد. لاحظ أنه مع التحول من الوصف النيوتني إلى الوصف النسبي، لم يعد مفهوم الزمن المطلق قابلاً للتطبيق: تتحرك الأحداث لأعلى ولأسفل في الشكل تبعًا لتسارع الراصد.

تكميم الزمن مفهوم افتراضي يفترض أن للزمن أصغر وحدة ممكنة. في النظريات الفيزيائية الحديثة الراسخة، مثل النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات والنسبية العامة ، لا يخضع الزمن للتكميم. زمن بلانك (حوالي 5.4 × 10⁻⁴⁴ ^ثانية ) هو وحدة الزمن في نظام الوحدات الطبيعية المعروف بوحدات بلانك . يُعتقد أن النظريات الفيزيائية الراسخة الحالية عاجزة عن تفسير هذا المقياس الزمني، ويتوقع العديد من الفيزيائيين أن زمن بلانك قد يكون أصغر وحدة زمنية يمكن قياسها على الإطلاق، حتى من حيث المبدأ. مع ذلك، توجد نظريات فيزيائية أولية تحاول وصف الظواهر على هذا المقياس؛ ومن أمثلتها جاذبية الكم الحلقية . تشير جاذبية الكم الحلقية إلى أن الزمن مُكمّم؛ فإذا كانت الجاذبية مُكمّمة، فإن الزمكان مُكمّم أيضًا. ^{[ 103 ]}

من المعروف أن إدراك الدماغ للوقت نظامٌ واسع الانتشار، يشمل على الأقل القشرة المخية والمخيخ والعقد القاعدية كمكونات له. أحد هذه المكونات، وهو النواة فوق التصالبية ، مسؤول عن الإيقاع اليومي ، بينما يبدو أن مجموعات خلوية أخرى قادرة على ضبط الوقت على نطاق أقصر ( فوق اليومي ). يُعرف قياس الزمن العقلي باستخدام زمن الاستجابة في المهام الإدراكية الحركية لاستنتاج محتوى العمليات المعرفية ومدتها وتسلسلها الزمني. يمكن أن تتأثر أحكام الوقت بالأوهام الزمنية (مثل تأثير كابا )، ^{[ 110 ]} والتقدم في السن، ^{[ 111 ]} والأدوية المؤثرة على العقل ، والتنويم المغناطيسي . ^{[ 112 ]} كما يتأثر الإحساس بالوقت لدى بعض الأشخاص المصابين بأمراض عصبية مثل مرض باركنسون واضطراب نقص الانتباه .

يمكن للأدوية المؤثرة على الحالة النفسية أن تُضعف إدراك الزمن. فالمنشطات قد تدفع البشر والفئران على حد سواء إلى المبالغة في تقدير الفترات الزمنية، ^{[ 113 ] [ 114 ]} بينما قد يكون للمثبطات تأثير معاكس. ^{[ 115 ]} ولعل مستوى نشاط النواقل العصبية في الدماغ ، مثل الدوبامين والنورأدرينالين ، هو السبب في ذلك. ^{[ 116 ]} إذ تعمل هذه المواد الكيميائية إما على تنشيط أو تثبيط إطلاق النبضات العصبية في الدماغ، حيث يسمح معدل إطلاق النبضات الأعلى للدماغ بتسجيل حدوث المزيد من الأحداث خلال فترة زمنية محددة (تسريع الزمن)، بينما يقلل معدل إطلاق النبضات المنخفض من قدرة الدماغ على تمييز الأحداث التي تقع خلال فترة زمنية محددة (إبطاء الزمن). ^{[ 117 ]}

يؤكد علماء النفس أن الوقت يبدو أسرع مع التقدم في السن، لكن الدراسات حول هذا الإدراك الزمني المرتبط بالعمر لا تزال مثيرة للجدل. ^{[ 118 ]} ويرى مؤيدو هذه الفكرة أن الشباب، بفضل امتلاكهم المزيد من النواقل العصبية المحفزة، قادرون على التعامل مع الأحداث الخارجية الأسرع. ^{[ 117 ]} كما يرى البعض أن إدراك الوقت يتأثر أيضًا بالذاكرة ومدى التجارب التي مر بها الفرد؛ فعلى سبيل المثال، كلما تقدم المرء في السن، قلّت الفترة التي قضاها في انتظار شهر كامل من حياته. ^{[ 119 ]} في المقابل، تسمح القدرات المعرفية المتنامية للأطفال بفهم الوقت بطريقة مختلفة. ففهم الأطفال في عمر السنتين والثلاث سنوات للوقت يقتصر أساسًا على "الآن وليس الآن". أما الأطفال في عمر الخمس والست سنوات فيمكنهم استيعاب مفاهيم الماضي والحاضر والمستقبل. بينما يستطيع الأطفال من عمر سبع إلى عشر سنوات استخدام الساعات والتقاويم. ^{[ 120 ]} وقد اقترحت نظرية الانتقائية الاجتماعية العاطفية أنه عندما ينظر الناس إلى وقتهم على أنه مفتوح وغير محدد المعالم، فإنهم يركزون أكثر على الأهداف المستقبلية. ^{[ 121 ]}

على الرغم من أن الزمن يُعتبر مفهومًا مجردًا ، إلا أن هناك أدلة متزايدة على أن الزمن يُتصور في الذهن من منظور مكاني. ^{[ 122 ]} أي أن الإنسان، بدلًا من التفكير في الزمن بطريقة عامة مجردة ، يفكر فيه بطريقة مكانية وينظمه ذهنيًا على هذا النحو. إن استخدام المكان للتفكير في الزمن يسمح للإنسان بتنظيم الأحداث الزمنية ذهنيًا بطريقة محددة. غالبًا ما يُمثل هذا التمثيل المكاني للزمن في الذهن على شكل خط زمني ذهني . ^{[ 123 ]} تتشكل هذه الأصول بفعل العديد من العوامل البيئية. ^{[ 122 ]} ويبدو أن الإلمام بالقراءة والكتابة يلعب دورًا كبيرًا في أنواع الخطوط الزمنية الذهنية المختلفة، إذ يوفر اتجاه القراءة/الكتابة توجهًا زمنيًا يوميًا يختلف من ثقافة إلى أخرى. ^{[ 123 ]} في الثقافات الغربية، قد يمتد الخط الزمني الذهني نحو اليمين (مع وجود الماضي على اليسار والمستقبل على اليمين) لأن الناس يقرؤون ويكتبون في الغالب من اليسار إلى اليمين. ^{[ 123 ]} وتستمر التقاويم الغربية في هذا الاتجاه أيضًا، حيث تضع الماضي على اليسار والمستقبل يتجه نحو اليمين. في المقابل، يقرأ متحدثو العربية والفارسية والأردية والعبرية من اليمين إلى اليسار، وتتجه لغاتهم الأم نحو اليسار (الماضي على اليمين والمستقبل على اليسار)؛ وتشير الأدلة إلى أن هؤلاء المتحدثين ينظمون الأحداث الزمنية في أذهانهم بهذه الطريقة أيضًا. ^{[ 123 ]}

هناك أيضًا أدلة على أن بعض الثقافات تستخدم نظامًا مكانيًا خارجيًا، غالبًا ما يعتمد على السمات البيئية. ^{[ 122 ]} وجدت دراسة أجريت على شعب يوبنو الأصلي في بابوا غينيا الجديدة أنهم قد يستخدمون نظامًا مكانيًا خارجيًا، حيث يتدفق الزمن صعودًا؛ فعند الحديث عن الماضي، يشير الأفراد إلى أسفل التل، حيث يصب نهر الوادي في المحيط. وعند الحديث عن المستقبل، يشيرون إلى أعلى التل، نحو منبع النهر. وكان هذا شائعًا بغض النظر عن الاتجاه الذي يواجهه الشخص. ^{[ 122 ]} وأفادت دراسة مماثلة أجريت على شعب بورمبوراوان، وهم مجموعة من السكان الأصليين في أستراليا، أنه عندما طُلب منهم ترتيب صور رجل يتقدم في السن "ترتيبًا تصاعديًا"، وضع الأفراد باستمرار الصور الأصغر سنًا في الشرق والأقدم سنًا في الغرب، بغض النظر عن الاتجاه الذي يواجهونه. ^{[ 124 ]} يتعارض هذا بشكل مباشر مع مجموعة أمريكية رتبت الصور باستمرار من اليسار إلى اليمين. لذلك، يبدو أن هذه المجموعة أيضًا لديها نظام مكاني خارجي، ولكنه يعتمد على الاتجاهات الأصلية بدلًا من السمات الجغرافية. ^{[ 124 ]} يؤدي التنوع الكبير في طريقة تفكير المجموعات المختلفة في الزمن إلى التساؤل الأوسع نطاقاً بأن المجموعات المختلفة قد تفكر أيضاً في مفاهيم مجردة أخرى بطرق مختلفة، مثل السببية والعدد. ^{[ 122 ]}